低温氧化对褐煤微波热解行为的影响

发布时间：2020-10-17 17:26

　　 我国煤炭资源较为丰富,其中褐煤资源占约占煤炭资源14%。褐煤反应活性高,易在运输和储藏时被氧化,其化学结构会因此发生改变。褐煤热解技术是清洁高效开发利用低阶煤炭资源的重要手段。因此褐煤低温氧化对煤清洁利用及研究高附加值精细化学品生成机理等发展提供理论依据。本论文在四个氧化温度(分别为20、40、60和80 oC)条件下使用双氧水氧化海拉尔褐煤,利用工业分析、元素分析、X射线光电子(XPS)、傅里叶红外光谱(FT-IR)以及13C核磁共振(13C NMR)等表征手段表征褐煤氧化前后物理化学结变化规律。并利用微波热解炉对原煤和氧化褐煤微波热解进行了较为系统的实验研究。选取三种不同种类吸波剂碳化硅(Si C)、活性炭(AC)和四氧化三铁(Fe3O4),考察了热解温度、褐煤氧化温度和吸波剂种类等实验参数对热解产物产率及特性的影响。借助扫描电子显微镜(SEM)分析了热解温度对半焦表面形貌的影响,利用气相色谱质谱联用仪(GC-MS)与气相色谱(GC)对液体产物焦油及气体产物组成成分进行分析。实验结果表明:褐煤经过双氧水氧化后氧元素和挥发分的含量较高,化学结构中脂肪结构数量较低,羰基(C=O)和羧基(COOH)结构数量较多。20 oC氧化褐煤芳香醚(Ar-O)结构数量较多。氧化温度越高,褐煤热解越完全,挥发分产率越高。气体与焦油的产率随着热解温度升高而增加。对焦油GC-MS结果进行系统分析可知,碳化硅为吸波剂,热解温度为600oC时,20oC氧化褐煤焦油中酚类化合物达到最大值22.3%;对气体产物进行GC分析可知,低温氧化会促进热解气体中CO和CO2生成,当活性炭为吸波剂时,气体产物中CO2含量较高;当吸波剂为碳化硅时,气体产物中H2含量较高;当吸波剂为Fe3O4时,气体产物中CO含量较高。
【学位单位】：辽宁科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TQ530.2
【部分图文】：

图 1.1 双氧水氧化褐煤机理[6]Fig. 1.1 The mechanism of hydrogen peroxide oxidaiton2.2 空气氧化lemens[10]等研究了煤在空气介质中的氧化反应，并使用原位傅里叶红外光谱自旋共振仪表征了不同氧化阶段的煤料，结果发现空气氧化褐煤过程本质就反应，遵循自由基反应历程。煤中弱共价键如桥键（-CH2-，-S-和-S-S-等），然后在断裂处吸附氧自由基进而被氧化形成羟基键；羟基键随后会发生均形成羟基自由基。羟基自由基与氧气结合生成过氧酸，然后与醛基结合生成离的羧酸根自由基与碳自由基结合生成酯，进而与羧酸反应生成酸酐。褐煤化过程反应方程式如下图 1.2。

3图 1.2 空气氧化褐煤机理[10]Fig. 1.2 The mechanism of aerial oxidation.2.3 次氯酸钠氧化氯酸钠很早就应用于煤的氧化，通过分析氧化产物来了解煤的分子结构。根道，次氯酸钠可以氧化吡啶不溶物，产物可以分为两类：相对分子量高于 1大分子和可溶的脂肪酸[11]。方景[4]等在温和条件下，使用 NaOCl 氧化胜利褐煤，并对液态产物进行表征现胜利褐煤大部分有机物都转化成为小分子水溶性酸，如一元脂肪酸、二元

酸、苯甲酸以及含氮化合物，其中琥珀酸、丙二酸和苯甲景也对含氮化合物进行表征，清楚揭示了有机氮的存在技术理为：在隔绝空气或在惰性气体气氛条件下将褐煤加热和半焦的加工方法[12]。褐煤热解产物半焦热值明显提高和甲烷等高热值气态燃料，经过分离可作为燃料气或化工构模型[13]中可以看出，褐煤化学结构富含单环含氧芳香化解产物焦油中提取出酚类化合物和芳香烃类等高附加值提质技术是最有前景的常规褐煤提质技术。辽宁科技大学硕士学位论文
【参考文献】

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本文编号：2845097